重慶 敖永權(quán)

生命系統(tǒng)信息傳遞的三類情況

重慶 敖永權(quán)

一、知識整合

1．細(xì)胞內(nèi)的信息傳遞

2．細(xì)胞間的信息傳遞

（1）通過激素、遞質(zhì)等化學(xué)物質(zhì)傳遞信息。

（2）通過細(xì)胞直接接觸傳遞信息，如受精作用、效應(yīng)T細(xì)胞與靶細(xì)胞的識別等。

（3）通過細(xì)胞通道傳遞信息，如植物的胞間連絲。

3．生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞

（1）生物與生物之間的信息傳遞，如物理信息、化學(xué)信息、行為信息和營養(yǎng)信息。

（2）生物與無機(jī)環(huán)境的信息傳遞，如物理信息。

二、針對訓(xùn)練

【例1】細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)信息傳遞過程中，需要受體對信號的識別。甲、乙分別是人體細(xì)胞內(nèi)受體和細(xì)胞表面受體的作用機(jī)制模式圖。下列有關(guān)受體的敘述錯誤的是 （ ）

A. 圖中細(xì)胞膜上的受體、細(xì)胞質(zhì)受體和核受體的化學(xué)本質(zhì)均為糖蛋白（蛋白質(zhì)）

B. 雌性激素只能與特定的受體結(jié)合，因此雌性激素只能作用于特定的靶細(xì)胞

C. 人體內(nèi)其他激素的作用機(jī)制與甲相似，即通過細(xì)胞內(nèi)受體識別特定的激素

D. 若乙表示神經(jīng)元間興奮的傳遞方式，則其中信號分

子為神經(jīng)遞質(zhì)

【解析】雌性激素為脂質(zhì)物質(zhì)，易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，其作用機(jī)理如甲所示。而人體大多數(shù)激素如生長激素、胰島素、胰高血糖素等為蛋白質(zhì)，不可以直接跨膜運輸，這類激素的受體一般位于細(xì)胞膜上，故C項有誤。

【答案】C

【例2】下圖表示人體生命活動調(diào)節(jié)過程中細(xì)胞之間信息傳遞的兩種方式，以下相關(guān)敘述錯誤的是 （ ）

A. 甲狀腺激素和神經(jīng)遞質(zhì)的傳輸方式分別是①和②

B. ②中信息傳遞的速度比①中信息傳遞的速度要快

C. ①中細(xì)胞a分泌的信息分子通過體液只能傳送至細(xì)胞b

D. ①和②中特定的信息均依靠細(xì)胞b的特異性受體識別

【解析】本題涉及細(xì)胞之間信息傳遞兩種方式的比較：①為細(xì)胞分泌的化學(xué)物質(zhì)（如激素），隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞；②為細(xì)胞分泌的化學(xué)物質(zhì)（如神經(jīng)遞質(zhì)）進(jìn)入組織液，直接作用于受體細(xì)胞。兩者相似點為特定的信息分子均依靠靶細(xì)胞特異性受體來識別，通過信息分子間接實現(xiàn)了信息交流。信息分子傳遞信息的一般步驟為：特定的細(xì)胞釋放信息分子→信息分子經(jīng)擴(kuò)散或體液運輸→與靶細(xì)胞的受體特異性結(jié)合→受體對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換并啟動細(xì)胞內(nèi)信使系統(tǒng)→靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。選項C多了“只能”兩字，①中細(xì)胞a分泌的信息分子通過體液可傳送至全身各處。

【答案】C

【例3】下列屬于同一類信息傳遞的是 （ ）

①草原上的鳥，當(dāng)出現(xiàn)敵情時，雄鳥急速起飛，扇動兩翅，給雌鳥發(fā)出警報

②毒蜂身上斑斕的花紋

③螢火蟲通過閃光來識別同伴

④紅三葉草花的色彩和形狀

⑤非洲草原上的豺用小便劃出自己的領(lǐng)地范圍

A. ①②③ B. ②③④

C. ③④⑤ D. ②③⑤

【解析】生態(tài)系統(tǒng)中信息可分為三類：物理信息、化學(xué)信息、行為信息，②③④均為物理信息。

【答案】B

【例4】如圖為含氮類激素的作用機(jī)理示意圖：一般認(rèn)為這類激素作用在靶細(xì)胞的膜上，并且與這類激素的特殊受體結(jié)合，結(jié)合之后，激素和受體結(jié)合物就激活了膜內(nèi)的某種酶，這種酶與Mg2+一起促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的ATP轉(zhuǎn)化為cAMP。cAMP影響細(xì)胞內(nèi)某些酶及功能蛋白質(zhì)的活動，如激活或抑制細(xì)胞內(nèi)某些酶、改變細(xì)胞膜的通透性、影響分泌等。請根據(jù)所學(xué)知識回答下列問題：

（1）細(xì)胞膜上激素受體的化學(xué)本質(zhì)是________，激素A能與靶細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，反映出細(xì)胞膜能進(jìn)行細(xì)胞間的________________。

（2）激素A能夠作用于該靶細(xì)胞，而激素B則不能起作用，其根本原因是__________________________________。

（3）cAMP及激素發(fā)揮作用后往往被迅速分解而失去活性，這對生命活動的意義是__________________________ _______________________________________________。

（4）若該過程表示的是垂體細(xì)胞產(chǎn)生促甲狀腺激素的過程，則圖中激素A可能為___________________________ _______________________________________________。

（5）性激素、胰島素這兩種激素的作用機(jī)制符合圖示的是________________________。若圖中的靶細(xì)胞是肝細(xì)胞，則該激素與受體結(jié)合后所引起的生物學(xué)作用是______ __________。若圖中細(xì)胞膜上的受體發(fā)生缺陷而不能與該激素結(jié)合，則可能引起的內(nèi)環(huán)境的改變是______________ __________________________。

【解析】（1）激素作為一種信息分子，隨體液到達(dá)靶細(xì)胞后，會使靶細(xì)胞原有的生理活動發(fā)生變化。細(xì)胞膜上激素受體的化學(xué)本質(zhì)是糖蛋白，能與激素發(fā)生特異性結(jié)合，反映出細(xì)胞膜能進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流；（2）激素A能夠作用于該靶細(xì)胞，而激素B則不能起作用，說明細(xì)胞膜上沒有激素B相應(yīng)的受體，其根本原因是細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)，未能合成出與激素B相結(jié)合的受體；（3）cAMP及激素發(fā)揮作用后往往被迅速分解而失去活性，從而提高了調(diào)節(jié)作用的精確性；（4）若該過程表示的是垂體細(xì)胞產(chǎn)生促甲狀腺激素的過程，則圖中激素A除下丘腦分泌的促甲狀腺激素釋放激素外，考慮到甲狀腺激素分泌的負(fù)反饋調(diào)節(jié)，還可能是甲狀腺分泌的甲狀腺激素；（5）性激素為脂質(zhì)物質(zhì)，易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，不符合圖示的激素作用機(jī)制。而胰島素為蛋白質(zhì)，則符合圖示激素作用機(jī)制，胰島素作用于肝細(xì)胞，能促進(jìn)肝細(xì)胞對葡萄糖的攝取、利用和儲存，降低血糖濃度。若肝細(xì)胞膜上的受體發(fā)生缺陷而不能與胰島素結(jié)合，則可能引起血糖升高，導(dǎo)致高血糖。

【答案】（1）糖蛋白 信息交流 （2）細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)，該細(xì)胞不能合成與激素B結(jié)合的受體 （3）提高調(diào)節(jié)作用的精確性 （4）促甲狀腺激素釋放激素或甲狀腺激素 （5）胰島素 促進(jìn)肝細(xì)胞對葡萄糖的攝取、利用和儲存高血糖

【例5】科學(xué)研究表明：精神因素（焦慮、緊張等的心理應(yīng)激）會使T細(xì)胞活性下降，對病毒、真菌感染的抵抗能力和對腫瘤細(xì)胞的監(jiān)控能力下降，還會間接引起機(jī)體生成抗體的能力降低。下圖表示神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌三大系統(tǒng)相互調(diào)節(jié)的部分示意圖，請據(jù)圖回答下列問題。

（1）由圖可知，神經(jīng)系統(tǒng)可通過突觸前膜________直接調(diào)節(jié)免疫器官或免疫細(xì)胞的活動，還可通過下丘腦分泌有關(guān)激素間接調(diào)節(jié)免疫器官或免疫細(xì)胞的活動。

（2）精神因素使T細(xì)胞活性下降，為什么會引起機(jī)體生成抗體的能力降低？_______________________________ _______________________________________________。

（3）維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)離不開細(xì)胞間的信息交流，動物細(xì)胞間進(jìn)行信息交流的途徑有：一是______________________（填3種）等信息分子通過體液運輸并作用于靶細(xì)胞來實現(xiàn)；二是通過細(xì)胞的相互接觸實現(xiàn)信息交流。

（4）吞噬細(xì)胞將抗原呈遞給T細(xì)胞是通過哪種途徑實現(xiàn)的？____________。

【解析】正常機(jī)體通過調(diào)節(jié)作用，使各個器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動，共同維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定。神經(jīng)-體液-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制，其中神經(jīng)調(diào)節(jié)處于主導(dǎo)地位。借助組織、器官和系統(tǒng)的信息傳遞，生物體才能夠健康地生存，完成生長、發(fā)育、繁殖等生命活動。精神因素使T細(xì)胞活性下降，T細(xì)胞呈遞抗原以及釋放細(xì)胞（淋巴）因子的能力就會下降，B細(xì)胞增殖分化成的漿細(xì)胞就會減少，故機(jī)體生成抗體的能力會降低。從圖中可以看出，動物細(xì)胞間進(jìn)行信息交流的途徑主要有兩種：一是神經(jīng)遞質(zhì)、激素、免疫活性物質(zhì)等信息分子通過體液運輸并作用于靶細(xì)胞來實現(xiàn)；二是通過細(xì)胞間的相互接觸來實現(xiàn)信息交流，如吞噬細(xì)胞將抗原呈遞給T細(xì)胞。

【答案】（1）釋放神經(jīng)遞質(zhì) （2）T細(xì)胞活性下降后，細(xì)胞（淋巴）因子的分泌量減少，影響了B細(xì)胞增殖分化成漿細(xì)胞的過程，使抗體生成量減少 （3）神經(jīng)遞質(zhì)、激素、免疫活性物質(zhì) （4）細(xì)胞間的相互接觸

（作者單位：重慶市第十一中學(xué)校）